有关恒星演化中的红巨星

2025-02-23 17:39:36

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回答1：

超新星是天体剧烈辐射产生的，分为两种类型，第一类是因为白矮星吸积红巨星伴星当主星质量超守钱德拉赛卡极限后星体在引力作用下塌缩，然后会爆发，会将表面的吸积物吹出，并产生强烈的辐射。第二类超新星是由于中子星，黑洞大规模吸积产生高强度辐射产生（产生率可以远大于核反应的）。中国人可是世界上最早有文字记录地观测超新星的民族噢而且所有有的重元素都是二型超新星爆发产生的。

超新星

supernova
爆发规模超过新星的变星。光度幅超过17个星系,即增亮千万倍至上亿倍。这是恒星世界中已知的最激烈的爆发现象。爆发结果或是将恒星物质完全抛散，成为星云遗迹，结束恒星的演化史；或是抛射掉大部分质量，遗留下的部分物质坍缩为白矮星、中子星或黑洞，从而进入恒星演化的晚期和终了阶段。超新星爆发后形成强的射电源、 X射线源和宇宙线源。超新星还是星际重元素的主要贡献者。

恒星的生命历程

恒星形成后开始进入生命周期中的氢燃烧阶段，氢的原子核聚变成氦，并向外发放光和热。当恒星中的氢消耗掉10%时就发生收缩，恒星中心部位的温度升高到1 亿k以上。同时，由于恒星内部的活动，恒星外层被中心区域推开，膨胀的恒星变成一颗红巨星。于是，在星球密度很大温度极高的中心部分开始发生氦的燃烧，氦核聚变成铍，碳和氧。这一阶段一直延续到恒星中心部分的氦消耗殆尽，碳和氧所占的比例大致相等时才结束。氦的燃烧阶段结束时，星球中心区域收缩，温度重新上升。在一些质量足够大（质量至少是太阳的4倍）的恒星里，中心的温度可以达到10亿k，碳和氧的燃烧得以开始，结果形成了钠，镁，硅和硫等元素。当恒星中心部分的碳和氧消耗殆尽并富含硅时，便开始了硅的燃烧阶段，硅转化成硫，氩和其它一些更重的元素。如果恒星通过收缩，能使内部温度升到30亿k左右，那么恒星便开始了它生命周期中的平衡阶段，形成铁及附近的一些元素。铁在所有元素中，其原子核最为稳定，因此一颗恒星能燃烧到生命的终结，将形成一个铁球，它的末日也便来临了。
垂死的恒星与自身的引力作着最后抗争，但最终还是跌进了引力深渊之中。外围各层数以万亿吨计的物质以每秒几成公里的速度朝核区坍缩，与核区发生了极为强烈的碰撞，这就是“超新星爆发”。爆发的巨大能量使恒星外围物质得以加热，铁吸收中子及能量后，在恒星熔炉的是最后阶段炼出了金，铅，铀等更重的元素。以上过程表明目前人类所利用的核能（确切说应该是核裂变能）归根到底是久远的超新星爆发能，正如煤，石油所含的化学能是古老的太阳能一般。超新星爆发产生的巨大激波，将恒星外围的物质抛入广阔无垠的太空；这些物质由恒星各个燃烧阶段产生的92种元素构成。恒星的一生灿烂辉粕，它的光和热孵育了生命；它亦是宇宙中神奇的炼金炉，组成我们及地球的每一个原子，都曾在那些久已熄灭的古老恒星中经受熔炼。

恒星的物质循环

第一代恒星消亡了，它归宿于白矮星，中子星和黑洞。然而悲壮的死亡中酝酿着灿烂的新生，在它们的废墟上将升起新一轮的恒星，一个有生命的宇宙时代即将拉开序幕。超新星爆发抛出的物质，在广袤的星际空间漫无目的地遨游，在碰撞和辐射的作用下，被原始星支携带着运行。几百万年过去了，这些物质因膨胀而变香稀薄，最终与原始星云混而为一了，因此宇宙中的星云不再只是由原生物质氢和氦构成，而是遭到重元素的污染；由开这种污染，恒星之外有了出现自然景观，生命，技术和能源的可能。在宇宙史纪元100亿年时，这种被“污染”的星云在引力作用下收缩，坍缩和碎裂。核子活动再度爆发，第二代恒星及行星诞生了，太阳便是其中一例。这些恒星也将开始其生命历程，最终与会因缺乏燃料而死去；它们的碎屑又与尚示聚集成恒星的原生物质一道凝聚成下一代恒星。但这各物质的再循环并非永无止境的，原生物质会一点一点地并入新生的恒星，直至全部用完。当最后一代恒星走完它们的生命轮回而死亡时，宇宙永恒的长夜就来临了。

生命的形成与进化

生命是宇宙物质演化的最高级形式，也有人认为生命只是宇宙演化的副产物中微不足道的偶然现象，由于发生了种种时间和空间的巧合，才得以在地球上出现。的确，在宇宙中满足生命形成与演化所必需的地方，即使不是唯有地球，也是很少的，地球所绕转的太阳是恒星中少有的单星，例得它外围有稳定的生态圈存在；太阳又是第二找恒星，使得其行星从一开始形成就有生命所必需的碳，氧等重元素存在；太阳大小适宜，使它既有足够的存在时间供生命形成与进化，又有足够的光和热去孵育和羊育生命，地球本身也是一个特殊的行星，它的轨道全部在太阳的生态圈内；它大小适宜，使它的引力能保留住水和大气，且大气层厚薄适当，即挡掉了大多数紫外线，又不至于遮住过多的阳光；地球有较强的磁场，使生命免遭宇宙带电粒子的致命轰击……,总之地球在许多方面拥有得天独厚的生命存在条件,使其成为宇宙中少有的生命家园.地球在46亿年前形成后,便开始了生命形成历程：原始地球中的无机物在太阳紫外线的作用下,形成了简单有机物,它们通过水流汇集于海洋,在那里化合成复杂的有机物:这些复杂有机物形成生命的过程,至今仍然是个疑案,但其中必定有不计其数的巧合,在地球形成生命的过程中幸运地发生了;这样,原始生命在地球形成15亿年后出现了。原始生命在漫长的岁月里不断进化:16亿前有细胞核的单细胞生物出现,7亿年前多细胞生物出现,3.7亿年前陆地生物出现,2.8亿年前爬行动物出现,1.8亿年哺乳动物出现,7000万年前灵长目动物出现,3500万年削类人猿出现,400万直前原人出现,50万年削直立人出现,直至3.5万年前出现了现代人类;于是在宇宙史纪元150亿年时,宇宙中便月了智慧生物创造的技术和文明.我们目前所知的生命仅限于地球生命,而科学家对地外生命和文明的乐观估计是:仅银河系就可能有6亿个行星有生命存在,其中拥有技术和文明的的行星也多达100万个!

宇宙的终结

宇宙的未来命运如何?科学家、哲学家和神学家都提出了自己的观点。一个目前被普遍认同的观点是：宇宙作为物质世界的全部，也就遵守物质自身和规律；而根据热力学第二定律，得出的结论实在令人难以接受：宇宙将在遥远的未来走向死亡——永恒的死亡。
设想在非常非常遥远的未来，所有恒星因缺乏燃料而熄灭，宇宙一片黑暗。在这漆黑的浩瀚太空中，潜伏着许多带自转的黑洞、离散的中子星和黑矮星，另外还有一些行星级的天体，它们在引力的作用下进行着一场战争，战争的结局是星系解散了，绝大多数天体被引力弹弓抛入星系际空间，永远漫游在膨胀着的太空中；而星系中心的黑洞取得了兼并战的局部胜利，它吞并了百分之几的天体，形成了更大的黑洞。这场战争持续时间长得超乎想象，大约是今天宇宙年龄的十亿倍。
在又一段长长得超乎想象的时间里，当宇宙背景辐射由于膨胀降至足够低的程度时，所有的黑洞最终都会在一阵快辐射中一下子化为乌有，在宇宙永恒夜幕中划出一道道瞬现即逝的闪光；而其它天体也将在这漫长和时间里发生衰变而渐渐蒸发，直至完全消失，变成正电子或其它粒子；宇宙变成一锅令人难以置信的稀汤，其中有光子、中微子及数量正在逐渐减少的电子和正电子。宇宙曾经拥有的辉煌，包括闪烁的群星及智慧生命创造的无数奇迹，都湮没在这荒凉而又空虚的宇宙中，不留下任何记忆，只有时间在无休止地流逝，空间在无止境地膨胀……

回答2：

当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后，氢聚变的热核反应就无法在中心区继续。这时引力重压没有辐射压来平衡，星体中心区就要被压缩，温度会急剧上升。中心氦核球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合气体受热达到引发氢聚变的温度，热核反应重新开始。如此氦球逐渐增大，氢燃烧层也跟着向外扩展，使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星或红超巨星转化。转化期间，氢燃烧层产生的能量可能比主序星时期还要多，但星体表面温度不仅不升高反而会下降。其原因在于：外层膨胀后受到的内聚引力减小，即使温度降低，其膨胀压力仍然可抗衡或超过引力，此时星体半径和表面积增大的程度超过产能率的增长，因此总光度虽可能增长，表面温度却会下降。质量高于4倍太阳质量的大恒星在氦核外重新引发氢聚变时，核外放出来的能量未明显增加，但半径却增大了好多倍，因此表面温度由几万开降到三、四千开，成为红超巨星

回答3：

恒星演变到主序星阶段末期时，除了外壳部分，它内部的氢基本上已经转化成氦而使热核反应停止。这时，恒星的中心部分就会在引力的作用下发生收缩，并且释放出巨大的能量，从而使外壳急剧膨胀，整个恒星便像气球一样被吹大了。外壳的膨胀使恒星的表面积增大，表面温度降低，而总发光量增加。这样，它就变成了一颗亮度大温度低的红色星--红巨星。
在红巨星的内部，虽然氢已经基本耗尽，但由于内部收缩使温度升得更高了，于是又开始了氦聚合反应，它内部便又开始燃烧起来，并且能维持很长的时间。像太阳这样的恒星，在红巨星这个阶段大约能停留10亿年。
参考资料：中国少年儿童百科全书

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